起动模式

起动模式（精选七篇）

起动模式 篇1

鼠笼式异步电机结构简单、价格低廉、运行可靠、维修方便，用途广泛，是一种优选动力机型；但起动电流大，所需起动电源容量也较大，对起动电源容量不足场合和柴油发电机组作为起动电源的小型孤立电厂，问题就更突出。为减少起动电源容量及起动设备投资，须考虑较大功率电机起动问题，目前减少其起动电流方法通常有[1]：自耦变压器法、Y-Δ起动法、软起动器和变频器起动法等。前两种所需开关设备多、体积庞大，且在切换时仍有尖峰冲击电流产生，设备维修工作量又大，故对大电机来说不太适用。后两种软起动性能较好，但若每台电机都配一台软起动器或变频器，投资相当大。如能采用一台起动器实现多台电机起动，就解决了用较小容量起动电源来起动多台较大功率电机的问题，这对孤立电厂及其它电源容量较小场合的电机起动具有一定的实际应用价值。

2“软起动”设想及要求

用一台起动器逐个起动多台电机并达到工作电流平稳转移切换，起动器必须在起动完成后，允许电源输入端与输出端按对应相跨接，使电机工作电流从起动回路平稳转移至其工作主回路，然后退出起动器再进行下一台起动。目前能实现“软起动”的变频器，采用先整流再逆变原理，电源输入端和输出端不易满足电压、频率、相位相同的并列跨接条件，故不能作为公用起动器使用[2]。而主回路由6个晶闸管（每相上有两个晶闸管反向并联）构成的软起动器比较适用，如LH4-N系列、ATS-46系列软起动器等。不论软起动器控制方式是电子式还是智能化控制，实际上是一个受控的电压调节起动器，它可控制电机在2～5倍额定工作电流下起动，并在调至全压后允许输入和输出端按对应相跨接，就可实现电流平稳转移，完成由起动回路到工作主回路切换。当然，公用“软起动器”要按起动电机中功率最大的电机来配置。

3 起动实施方案

多台电机共用一台“软起动器”逐个起动的一次线路简图如图1。由软起动器RQ构成的起动回路的电源侧和各电机工作主回路都接于工作母线。软起动器RQ的输出接至起动辅助母线，该母线到各电机都设有辅助刀闸（如1QK-F等），目的是在起动过程中先由辅助刀闸与电机连接使电机起动，待起动完毕，当电流转移至电机工作主回路后，再断开该辅助刀闸，使软起动回路退出并与电机工作主回路隔离[3]。下面以起动电机M1为例，说明工作过程：

(1）起动前检查：M1电机工作主回路中，刀闸1QK、断路器1QL应在断位。起动回路中，刀闸QK、1QK-F、断路器QL应在断位。

(2）起动前刀闸操作：(1)合电机工作主回路刀闸1QK；(2)合起动回路电源侧刀闸QK；(3)合起动回路辅助刀闸1QK-F。

(3）起动操作步骤：(1)设置软起动器RQ的工作参数；(2)合起动回路断路器QL；(3)启动软起动器RQ；(4)起动完毕，使电机达到全压运行。

(4）退出起动回路的操作步骤：(1)合电机M1工作主回路断路器1QL，将M1接入工作主回路；(2)断起动回路断路器QL，使电机工作电流全部转移至工作主回路；(3)断开起动辅助刀闸1QK-F，使起动回路与工作主回路隔离。

同理，按上述方法步骤即可逐个起动其它电机。

另外需要说明的是，在软启动和电机工作主回路，都应设置相应的电流速断保护，对电机的起动和运行过程进行有效保护。启动回路的电流速断定值，按躲过实际最大起动电流整定即可；电机工作主回路电流速断定值确定，应视电机以后是由主回路直接起动（如在孤立电厂，当发电机带上工作母线后）还是仍靠软起动而定，总之要按躲过其相应起动电流整定即可。

4 结束语

在上起动方案中，“软起动器”是控制电机起动电流大小的关键设备，它在满足负载起动转矩前提下，把电机起动电流降至最小。不难看出，该方案最适用在起动电源容量较小时来起动多台较大功率电机。这既可大大降低起动电源和起动设备购置费用，又可实现电机软起动，使其优势充分发挥。该方案不仅可供从事孤立电厂设计的电气工程技术人员参考，而对其它起动电源容量较小场合，也同样具有借鉴作用。

参考文献

[1]张方:《电机及拖动基础》[M];中国电力出版社,2008:65-138。

[2]张小兰:《电机及拖动基础》[M];重庆大学出版社,2004:56-126。

起动模式 篇2

化工生产是一个连续生产过程,因此对电力系统供电质量的可靠性提出了严格的要求。由于供配电网在运行中受各种因素的影响,不可避免地会发生供电网络瞬时失压,即“晃电”现象。因此需考虑如何在“晃电”后,根据工艺顺序要求把化工装置高、低压电机按“晃电”前的运行状态进行再起动,进而快速恢复生产,将电网波动对生产的影响降到最低。

1 抗“晃电”技术措施在化工行业中的应用

利用综合保护继电器、FS系列抗“晃电”接触器和低电压再起动控制器能够有效解决“晃电”后高、低压异步电机再起动问题,满足化工企业连续生产的要求。

1.1 高压异步电机再起动措施

高压异步电机再起动可利用高压综合保护继电器内部逻辑编程实现。ABB REF542综保内部有很多功能模块,可在不增加外部接线的前提下通过用户逻辑编程实现电机低电压再起动保护功能。某6kV高压电机低电压设定值为40V(二次值),低电压动作时间为0.5s,允许配电系统失压再起动时间为9s,配电系统电压恢复后再起动延迟时间为4s,其再起动原理逻辑框图如图1所示。

在工艺条件允许的情况下,可将低电压保护动作时间设定为大于母联备自投时间。“晃电”发生时,断路器在电机低电压保护动作时间内不动作,母线电压恢复时间小于低电压保护动作时间,电机起动,否则断路器跳闸。

1.2 低压异步电机再起动措施

1.2.1 FS系列抗“晃电”交流接触器

FS系列抗晃电交流接触器控制电机直接起动的电气原理图如图2所示。

正常情况下,该交流接触器起停电机与普通交流接触器一样。当“晃电”发生时,KM接触器线圈因存在储能而延迟释放,其辅助触头延迟发出断开的控制信号,由此躲过“晃电”时间。当电源电压恢复后,控制模块又转入储能状态。若“晃电”时间超过控制模块设定的延时时间,则KM接触器线圈释放能量,电机跳闸。

使用FS系列抗“晃电”交流接触器时,必须将电机故障继电器的常开点、工艺联锁停机常开点并接在抗“晃电”交流接触器线圈能量释放回路,当电机出现故障或工艺人员远方控制停机时能够使接触器线圈能量立即释放,实现快速停机。

1.2.2 普通接触器

1.2.2. 1 MRR电机再起动继电器

MRR(Motor Restart Relay)低压电机再起动继电器具有可靠性高、体积小、安装方便、接线简单等优点,可直接安装在现场控制柜内,且无需更改原控制柜接线,但只能对1台电机实现再起动。MRR低压电机再起动继电器接线原理如图3所示,节点2、8接在控制电源之间,检测电网电压;节点5、6并接于接触器自保持点K上。当多台低压电机抽屉柜都安装低压电机再起动器时,对其“晃电”后延迟时间进行不同设定,效果类似于低压电机分批再起动装置。

MRR通过监测交流接触器线圈工作电压及其自保持点的状态,判断电机在晃电过程中的状态。电机正常起动时,接触器线圈得电,自保持点闭合,相应接点5、6也闭合;按下停止按钮SB2,自保持点断开,接点5、6也断开。电网发生“晃电”时,电机因电压波动停机,自保持点断开,接点5、6也断开,在允许的晃电时间内,电网电压若恢复正常,则在电压恢复正常后的延时设定时间再起动电机,此时接点5、6先闭合,随后线圈得电,自保持点也闭合。

1.2.2. 2 电机分批再起动装置

FZQD型电机分批再起动装置硬件示意图如图4所示。

电机分批再起动装置能控制多台电机自动按照预先设定的次序分批再起动,并且在软件算法上考虑了各种类型的电压波动(晃电),能有效识别各种电压波动。

2 异步电机再起动时母线压降的简要算法

由于化工生产用电机正常情况下分段运行,且绝大多数电机为一开一备,因此,每次“晃电”后实际参与再起动的电机只是运行电机总数的1/3左右,即使加上大型机组润滑油泵的自动切换,分批后的自起动容量也远小于每台变压器允许的自起动容量。石化企业在电源配置方面存在优越条件,即配电变压器的负荷率小于50%,在确保电源系统安全的前提下,绝大多数的重要高、低压电机均可实现分批再起动。按照GB 5055—1993《通用用电设备配电设计规范》的相关条文,“电机起动时,其端子电压应能保证机械要求的起动转矩,且在配电系统中引起的电压波动不妨碍其它用电设备工作”以及“交流电机起动时,配电母线上的电压应符合下列规定:

(1)电机频繁起动时,配电母线上的电压不宜低于额定电压的90%;电机不频繁起动时,配电母线上的电压不宜低于额定电压的85%。

(2)配电母线上未接照明或其它对电压波动较敏感的负荷,且电机不频繁起动时,配电母线上的电压不宜低于额定电压的80%。

当有多台电机同时再起动时,应计算起动回路的容量和起动母线的压降。高压异步电机再起动时起动压降的简要计算法如下。

当由无限大电源容量的系统供电时,假定电机投运前的母线电压等于网络标称电压,则起动时母线额定输入容量为:

式中,Sst为电机起动时起动回路的额定输入容量,MVA;SstM为电机额定起动容量,MVA;X1为电缆的线路电抗,Ω;Um为母线标称电压,kV;

若电机起动回路的线路较短,式(1)中X1可以忽略,则:

式中,kst为电机额定起动电流倍数;SrM为电机额定容量。

母线电压相对值公式如下:

式中,ustm为电机起动时母线电压相对值;Skm为母线短路容量;Qfh为预接负荷的无功功率,Mvar。若预接负荷为Sfh,其功率因数为COSφfh,则:

例如,某化工装置单母线分段并列运行,6kV变电所A进线电流为230A,母线电压为6.2kV;B进线电流为160A,母线电压为6.3kV。6kV#1变压器电流为150A(二次侧值),电压为420V(二次侧值);#2变压器电流为1 280A(二次侧值),电压为415V(二次侧值)。2台变压器的额定容量均为2 500kVA,6kV母线最小短路容量为105.6MVA,装置功率因数为0.9。

由以上参数可得到:

A进线视在功率

B进线视在功率

预接负荷

预接负荷无功功率

6 kV母线最小短路容量Skm为105.6MVA,取母线电压相对值Ustm为0.85,电机额定起动电流倍数kst为6,电机电缆线路阻抗为0,则由式(2)、式(3)可求出电机额定容量SrM为3.16MVA,故允许再起动电机功率为:

若6kV母线所配的具有再起动功能电机的功率之和小于2.844MW,则说明电力系统起动容量和母线起动压降满足“晃电后”电机群再起动要求,否则再起动不成功。

再如某6kV电机额定功率P为3 000kW,功率因数COSφ为0.9,电机起动电流倍数kst为5,预接负荷无功功率Qfh为466kvar,该段6kV母线最小短路容量Skm为100MVA。

由以上参数可知,该电机额定容量SrM为:

由于从变电所母线至电机现场距离短,线路阻抗可忽略不计,因此电机输入回路起动容量Sst为:

根据式(3)可得电机再起动时母线电压相对值为85.78%,满足电机再起动要求。

低压电机群再起动容量的计算类似于高压电机。此种计算方法在计算过程中忽略了供电系统中的电阻值,简化了计算过程,但造成母线压降的计算值比实际值偏小。详细阻抗导纳法在计算过程中计入了电阻和电抗,虽然计算过程相对复杂,但其计算值与实际情况较接近。因此,简化计算法可用作粗略估算,而详细阻抗导纳法对正确、合理地选择和论证大型异步电机的启动方式和供电变压器容量具有重要意义。

参考文献

[1]张子富.化工企业连续供电方式的实现[J].电气应用, 2006,25(6):95-98,102

电动机起动分析 篇3

目前比较常用的起动方式为传统的降压起动、全压直接起动、变频器起动及软起动器降压起动。

1) 传统的降压起动方式主要有定子回路串电抗器降压起动、自藕变压器降压起动、Y/△转换方式起动等。传统的降压起动方式普遍存在起动电流大、起动转矩小的弊端, 用于早期的电动机降压起动, 目前较少采用。

2) 全压直接起动方式有一定的弊端:首先, 普通鼠笼式电动机在空载全压直接起动时, 起动电流会达到额定电流的5～7倍, 当电动机容量相对较大时, 该起动电流将引起电网电压急剧下降, 电压频率也会发生变化, 起动过程中电压降△U大于15%Un时会破坏同电网其它设备的正常运行, 甚至会引起电网失去稳定。

故电动机频繁直接起动时, 不允许电机的容量大于10%～15%主变压器的容量, 对于不频繁起动的电动机其容量不大于主变压器容量的30%, 对于变压器电动机组的供电方式电动机容量占变压器容量的比例可适当放大, 但此种供电方式会造成变压器的短时过载, 影响变压器使用寿命。

其次, 电动机直接全压起动时的起动转矩约为额定转矩的2倍, 对于齿轮传动设备来说, 很大的冲击力会使齿轮磨损加快甚至破碎造成无法恢复的机械损坏。

3) 变频器拖动起动完全消除了因直接起动造成的对电动机和电网的冲击, 可以做到无操作过电压, 实现电动机的平稳起动降低了电动机故障率;可提高正常运行时的功率因数达0.9以上, 实现节能的目的;适用于各功率等级的电动机起动, 通过对频率的调节可实现对电动机转速的控制, 主要用于要求电动机平稳起动且需要闭环控制, 调节电动机转速达到调节流量、压力的场合。

4) 软起动器降压起动方式通过调节正反并联可控硅导通角的办法来调节电动机的端电压, 使电动机端电压逐渐上升, 达到软起动的作用, 它限制了电动机的起动电流 (一般在3.5倍额定电流以下) , 减小了对电网的冲击, 提高了供电质量;提高了电机及机械设备的寿命。电动机启动过程当软起动器的控制器检测到电机已达到额定转速时, 将电动机由软起动控制回路自动切换到工频回路, 电压自动切换为工频电压。软起动器降压起动是以牺牲起动转距作为代价的起动方式, 所以起动时间较长。

2 影响电动机起动的因素

电动机的起动原理我们都很熟悉:电动机起动电流 (额定电流的5～7倍) 产生2倍额定转矩的起动转矩拖动电动机旋转, 随着电动机转速的不断提高起动电流不断降低, 起动转矩不断减小, 直至达到动力转矩能够与负载造成的阻力转矩平衡, 流过电动机转子的为负载电流, 如电动机空载则流过的为空载电流。为保证电动机正常起动, 我们应注意如下几个问题:

2.1 配套电动机容量的确定

我们在确定机泵扬程、流量后根据以下计算公式即可得出泵的轴功率P, 泵的轴功率P除以电机的效率就可以得出电机的输出功率, 继而向上一级选择标准功率等级的电动机即得到泵配套的电动机额定功率。

P—泵的轴功率kW

ρ—介质密度kg/m3

g—重力加速度m/s2

Q—流量m3/s

H—扬程m

η—泵效率%

科学、合理的选择机泵配套电动机要注意以上公式中各参数及电动机的效率, 如果电动机选择偏小会出现起动电流大、起泵时间长甚至不能起动的情况, 如果电动机选择偏大则会出现“大马拉小车”的情况, 造成电动机正常运行功率因数低、浪费电能。

2.2 确定与电动机匹配的起动设备

选择起动设备 (变频器、软起动器等) 容量时, 起动设备的额定电流是一个关键量, 其容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。起动设备的拖动功率必须大于电动机额定功率, 不小于电动机额定功率的1.1倍且电机在输出最大转矩时的电流必须限制在起动设备的额定输出电流范围内。

2.3 带负载情况对电动机起动的影响

电动机起动过程带载与否与电动机的起动过程有直接的关系, 所以工艺操作方式是在确定电动机起动方式之前必须明确的一个关键因素。

电动机起动过程带载与否与起动电流没有关系, 但是会影响到电动机达到额定电流的时间, 带载起动会增加整个电动机起动过程的时间, 会延长起动电流通过电动机绕组的时间, 也就是说带载起动的操作方式会使绕组长时间处于大电流通过状态, 降低绕组绝缘水平, 缩短电动机的使用寿命。

3 电动机加载状态对起动过程的影响分析

我们首先应该明确一个原理:电动机带载和空载起动时的瞬间起动电流是一样的, 只是一个起动过程和时间长短的问题, 电动机带载和空载起动时起动电流都是额定电流的4～7倍。空载起动是从0至起动电流再降至空载电流, 而带载起动是从0至起动电流再降至负载电流。

3.1 三相异步电动机起动电流及起动转矩三相异步电动机起动电流Ist= (4～7) In

三相异步电动机起动转矩Mst= (1～2) Mn

Ist启动电流In额定电流

Mst启动转矩Mn额定转矩

U电源电压

f电源频率

由以上公式我们可以看出, 降低电动机启动电流的办法如下:

(1) 降低电源电压

(2) 加大定子边电阻和电抗

(3) 加大转子边电阻和电抗

3.2 转矩平衡分析

电动机起动电流即为电机的堵转电流 (4～7倍额定电流) , 电动机空载起动后达到一个平衡状态, 随着不断的加载至额定负载电动机又达到一个新的平衡点, 即电动机的电磁转矩能够克服负载转矩, 电流由空载电流上升至额定电流, 随着负载增加负载转矩大于电磁转矩, 转速下降, 同时电磁转矩随转速的下降而增大, 与负载力矩达到新的平衡, 使电机以比原来稍低的转速运行;但如果加载到一定程度电动机无法再达到平衡状态, 此时阻力矩超过了最大转矩, 负载力矩则一直大于电磁转矩, 再也不存在新的平衡点, 电动机转速很快下降直到停止, 处于堵转状态, 此时通过定子的电流即为堵转电流, 时间长会损害电机。

3.3 转差率分析

从转差率的角度分析, 异步电动机起动过程转速都是从零升至额定转速, 最大转差率在起动瞬间均达到最大值1, 随着电动机起动至额定转速, 转差率也达到额定转差率。电动机空载起动转速升高很快, 转速很快升至接近同步转速, 此时转差率可基本认为趋向于零, 达到平衡状态后电流很小, 整个起动周期时间短。额定负载起动状态下电动机转速升高相对较慢, 大电流起动时间较长, 达到额定转速后即达到额定转差率, 此时通过的工作电流即为额定电流。

3.4 仿真曲线分析

下面我们就电动机重载起动和额定负载启动的启动方针曲线加以对比:

有以上两张仿真图的比对我们可以看出:电动机起动过程带载状况基本不影响起动电流幅值, 但是会影响到电动机达到额定电流的时间, 重载起动会增加整个电动机起动过程的时间。

4 几个关联问题

4.1 轴功率与电机功率的合理应用

轴功率是工艺根据计算得出的机泵达到设计扬程、流量实际应输入的功率, 电机功率是在轴功率的基础上考虑机泵和电机效率推算出来的电动机功率, 故一般情况下轴功率为电动机功率的80%～90%。

轴功率对于电气专业来说主要应用于整个场站用电负荷统计, 并最终确定变压器容量, 由于轴功率是电动机运行过程中实际做功的部分, 所以采用轴功率做用电负荷统计能够式计算结果更接近实际状态, 避免变压器选择过大。

电动机额定功率确定配电回路断路器、热继电器、电力电缆等一次设备的参数, 尤其应用于大功率电动机启动压降计算, 由第三章分析电动机空载启动与重载起动启动电流值相同的结果我们可以看出, 如果采用轴功率做电动机启动压降计算会导致计算结果偏小, 这样会影响我们配电方案的正确性。

4.2 电动机启动跳闸故障分析

在处理一些电动机启动故障过程中, 我们认为电动机重载起动跳闸的主要原因是启动电流过大造成的, 从而增大电流保护设定值而不解决问题。通过以上分析, 我们可以通过调整电动机启动过程中的启动时间范围设定, 延长启动保护时间来解决重载电动机启动的问题。

5 结论

通过以上分析表明, 根据项目的不同要求选择适合的电动机及起动设备并根据不同的工艺要求合理的设定起动参数完全可以实现电动机的安全、平稳起动。在实际应用中, 我们应综合考虑各种拖动方式的优缺点并与经济效益相结合, 选择最优的起动方式满足工业生产的要求:

对于工艺要求调节流量、压力等参数的条件下, 采用变频器拖动电机起动并调节是较好的解决方案。优点为:电动机保持额定电流起动, 减小对机械部件冲击, 减小对电网的冲击, 节能效果明显, 调节方式灵活、简单 (既可以采用手动调节, 又可以采用闭环自动调节) ;缺点为:由于采用了变频器导致一次设备投资较高。

对于工艺不要求调节参数, 机泵可以长时间保持额定功率运行, 但单台电动机容量占变压器容量比例过大, 选择大容量变压器又会导致正常运行条件下变压器负荷率过低的条情况, 选择软起动器拖动电动机起动, 降低起动电流、避免母线电压突降影响其他用电设备正常运行, 但缺点是起动扭矩偏小, 起动时间偏长。

花冠轿车无法起动的检修 篇4

1辆2007年生产的丰田花冠轿车, 装配1ZR-FE发动机, 自动挡变速器, 行驶里程约2万km。在实训教学过程中安排学生进行空气流量传感器的检测, 突然出现THA端子电压为0V, +B端子电压也为0V现象, 在起动发动机时无任何起动征兆。

故障分析

丰田花冠轿车安装的空气流量传感器 (内置进气温度传感器) 共有5个接线端子 (见图1) , 该传感器电压测量包括3项内容。

1. 进气温度传感器供电电压, 测量步骤如下:

(1) 将点火开关打到OFF位置, 拔下空气流量传感器接线插头;

(2) 将点火开关打到ON位置, 汽车万用表选择直流电压挡20V挡位;

(3) 测量传感器插头1 (THA) ——车身搭铁电压, 应该在4.5～5.5V之间。

2. 进气温度传感器信号电压, 测量步骤如下:

(1) 将点火开关打到OFF挡位, 插好空气流量传感器接线插头;

(2) 将探针刺入传感器1 (THA) 端子, 将点火开关打到ON位置, 汽车万用表选择直流电压挡20V挡位;

(3) 测量探针和车身搭铁电压, 水温80℃时应该在0.2～1.0V之间。

3.空气流量传感器电源电压, 测量步骤如下:

(1) 将点火开关打到OFF位置, 拔下空气流量传感器接线插头;

(2) 将点火开关打到ON位置, 汽车万用表选择直流电压挡20V挡位;

(3) 测量传感器插头3 (+B) ——车身搭铁电压, 应该在9～14V之间。

故障诊断

在进行分组实训操作时, 为了能够让每组学生完整进行测量全过程, 需要反复拔、插传感器插头, 虽然在操作过程中强调了在拔和插传感器插头时必须关闭点火开关, 但在实训过程中仍有不少学生违反了操作规范, 在操作过程中突然出现供电电压、信号电压、电源电压同时为0V现象, 针对这种情况我们进行了如下操作:

1.起动发动机时无任何起动征兆现象;

2.用解码器读取发动机故障码时显示错误警告信息 (通讯出现未知错误) 无法进入到故障显示界面;

3. 用万用表测量水温传感器供电电压为0V;

4. 用万用表测量凸轮轴位置传感器供电电压也为0V。

从以上测量结果分析得出发动机ECU不能给传感器正常供电, 原因可能有2种, 一是从蓄电池到ECU之间电路出现断路现象, 二是ECU自身损坏不能给传感器正常供电。

这时我们首先想到的是对发动机ECU的保护熔断器和继电器进行检查, 检查结果都正常。下面想对蓄电池和发动机ECU之间的线路进行检查, 图2为丰田花冠轿车发动机电路图。通过对电路图分析, 知道发动机ECU给空气流量传感器提供的3 (+B) 电源电压是由蓄电池经过EFI熔断器直接供给ECU (不需要经过点火开关和主继电器) , 再由发动机ECU供给传感器, 经检查已知道空气流量传感器3 (+B) 端子电源电压为0V, 怀疑可能是EFI熔断器熔断所致, 随即对EFI熔断器进行检查发现已烧断。

故障排除

汽车起动系统的故障检修 篇5

一、起动机的组成

起动机一般由三个部分组成:①直流串励式电动机;②传动机构;③控制装置 (也叫电磁开关) 。直流串励式电动机是产生转矩的动力部分, 包括转子总成、定子总成、电刷组件。传动机构是将直流串励式电动机的动力通过驱动齿轮传递给飞轮齿圈, 完成发动机的被动旋转, 并在发动机起动后使驱动齿轮和飞轮齿圈脱离啮合。控制部分用来接通和切断电动机和蓄电池之间的电路。

二、起动系统日常检查

1.蓄电池的检查

起动机的工作是依靠蓄电池的电能, 如果起动系统无法起动, 首先应该查看蓄电池的电量是否充足, 检查蓄电池的极柱是否氧化、腐蚀, 查看蓄电池电缆接头是否松动。

2.保险丝和继电器的检查

起动系统都有自己的保险丝和继电器, 如果起动系统无法正常工作, 在排除蓄电池故障之后, 应该检查一下保险丝和继电器的工作状态。保险丝的损坏可以借助万用表测量。继电器的线圈可以用万用表的欧姆挡来检测, 通过给继电器线圈两端通电可以检测继电器触点的闭合状况是否良好。

保险丝和继电器是起动系统线路经常出现故障的部件, 也是容易测量的部件, 对于起动系统的不正常工作, 本着由简到繁的检查方法, 就应该从保险丝和继电器入手。当然继电器的判断方法有很多种, 可以通过替换、触摸等方法来操作, 但最终还必须依靠万用表来验证。

3.起动机的检查

起动机的组成部分都可能是起动系统的故障点, 对于控制装置、传动机构、直流串励式电动机的故障判断, 现实的维修过程中都已经很少存在解体检修, 特别是针对直流串励式电动机定子总成和转子总成的绕组检修, 即使拆检发现断路、短路, 将线圈绕组再重新缠绕, 其工时费的成本也很高, 在实际维修过程中都是通过更换部件来完成。

4.起动线路的检查

将起动机接入电路, 起动机才可以完成其功能, 在保证蓄电池、保险丝和继电器、起动机本身都完好的情况下, 起动系统不能正常工作就应该检查起动线路。线路的检查重点在于线路的断路、短路故障, 以及线路和部件的连接情况, 往往接触不良是造成故障难以排查的原因。

三、汽车起动系统故障实例

例1荣威W5汽车起动系统的故障检修

故障现象:荣威W5起动机不工作。

故障诊断及原理分析:查阅荣威W5的起动电路 (图1所示) , 造成起动机不转的原因首先是检查蓄电池是否亏电、蓄电池电缆是否接触良好。下一步进入起动电路进行排查。

当点火开关置于起动挡时, 起动继电器的线圈电路通电, 继电器触点闭合, 起动机工作。现将继电器的线圈电路和触点电路描述如下:

(1) 起动继电器线圈电路

电源“+”→EF04保险丝→点火开关5端子→点火开关3端子→F32保险丝→起动继电器A8端子→起动继电器电磁线圈→起动继电器C5端子→BCM“IP006”端子→BCM内部搭铁, 线圈通电, 起动继电器触点闭合。

(2) 起动继电器触点电路

电源“+”→EF04保险丝→起动继电器触点→起动继电器D5端子→起动机电磁开关线圈→搭铁, 给起动机电磁开关供电, 控制电动机运转。

诊断步骤:

依据故障诊断原理分析将故障诊断分为:

①将点火开关置于起动挡, 如果感受到起动继电器的震动, 说明继电器线圈电路正常, 可以控制触点吸合, 那么故障诊断的思路便落在了触点控制电路及触点电路上的电器部件。若起动继电器没有震动, 说明继电器线圈电路没有电流, 没有吸合继电器的触点, 首先排查线圈电路。

②不管是起动继电器线圈电路还是起动继电器触点电路, 都要从保险丝EF04入手, 确保保险丝完好的基础上, 测量各个接触点的电压值, 以确定故障部位。

③导线的测量应用万用表电阻挡, 对于线圈电路检测的难点在于线圈通过电脑BCM搭铁, 如果继电器线圈搭铁端针脚有电, 而继电器线圈仍然不通电, 没法吸合触点的话, 说明故障是BCM内部搭铁不良, BCM应予以更换。

④继电器触点电路, 可以通过测量电路各个部位的电压值判断电路是否导通, 而最终找到故障点。

故障排除:

依据故障诊断的思路, 故障部位是由于起动继电器的电磁线圈断路, 造成继电器触点不吸合, 起动机无法工作, 更换起动继电器故障排除。

例2别克君越轿车起动系统的故障检修

故障现象:别克君越轿车起动机不工作。

故障诊断及原理分析:

首先确保蓄电池电量充足、蓄电池电缆接触良好。查阅别克君越轿车的起动电路 (图2所示) 。从电路图中可以看出, 起动继电器线圈电路通过动力系统控制模块构成搭铁回路, 此时通过40A的起动电磁开关保险丝及起动继电器闭合的触点把起动机工作所需要的电流送到起动机的J1-S上, 也就是给起动机的吸拉线圈、保持线圈通电, 起动机开始工作。用一句话概括电路的工作原理:当点火开关置于起动挡, 起动继电器的线圈电路通电, 继电器触点闭合, 起动机工作。

诊断步骤:

依据故障诊断原理分析将故障诊断分为:

①将点火开关置于起动挡, 听到起动继电器吸合的声音, 说明起动继电器线圈电路正常。也就是电流通过起动继电器的线圈到达动力系统控制模块, 构成了完整的回路。下一步, 将故障诊断的思路落在触点控制电路及电路上的电器部件。

②检查40A的起动电磁开关保险丝, 保险丝完好, 起动继电器的30号插孔有蓄电池电压, 而且已经判断起动继电器电磁线圈吸合了继电器触点。是否是因为触点氧化、烧蚀而造成接触不良, 更换新的起动继电器, 发现故障现象依旧。

既然起动继电器30号插孔有电源电压, 更换完好的起动继电器后故障依旧, 那么故障部位就应该在继电器87号插孔至起动机之间的线路上。在测量时发现87号插孔退针, 重新固定退针的插孔, 再安装原车的起动继电器, 起动发动机时起动机正常工作。

故障排除:由于车辆震动、颠簸而导致起动继电器的插孔退针, 致使起动线路断路, 虽然起动继电器触点吸合, 但起动机线圈端子没有电流输入而无法工作, 将退针的插孔重新固定, 故障排除。

四、结束语

浅议Y-△起动控制电路 篇6

目前,三相交流异步电动机利用Y-△减压启动使用比较广泛,究其原因,可以从以下几点得到解释:异步电动机起动的好与坏,主要是考察其在保证有一定的启动转矩下,电机对电网的冲击要越小越好,使电网得到了应有的保护,电机也不会因此受到较大的机械冲撞;如果采用定子串接阻抗减压启动,能耗太大,一般不会使用;使用自耦变压器减压启动,系统的体积又较大,且投资也较高;采用延边三角形启动,其内部接线较为复杂。而Y-△减压启动,接线简单,投资少,损耗小,能够较好满足生产实践需要。

1 典型“竞争”控制电路

在图1所示的控制电路中,暂不考虑触点的动作时间,控制电路的工作过程如下:按下起动按钮SB2,接触器KM1和时间继电器KT同时得电。KM1得电自锁,时间继电器开始一定时间的延时,时间到时,KT的延时闭合的常开触点闭合,接触器KM2得电并自锁。同时,KM2的常闭触点断开KM1和KT的并联支路,使KM1和KT失电。这样,KT失电后其延时闭合的常开触点断开,不会影响到KM2继续得电工作。

但是,在实际操作这种电路时,有时候KM2触点动作一下又恢复常态,也就是KM2锁不住。分析发生这种现象的原因,是由于电路存在“竞争”问题,也就是KM2通电后,其常闭触点先于常开触点断开,当KM2常闭触点断开后,KT也因此掉电,KT的常开触点立即断开,而此时KM2常开自锁触点还未闭合,导致KM2自锁失败。所以在进行理论分析和设计时,就必须考虑线路中是否有“竞争”问题的存在。一般说来,如果线路中某一触点闭合或打开后,会引起2个或2个以上的电器同时动作或者连续动作,此时就应该考虑到可能会有竞争[1]。此时要对控制电路中的各个触点的动作情况进行细致的分析,判断各个触电的动作次序。另外,如果在通电调试过程中,电路和接线都完全正确,但加电后,却不能按自己的原定设计思路完成既定任务,或者要么能正常工作,要么无法正常工作,充满了偶然性,我们就应该在“电路是否有竞争现象”上去分析解决问题了。

可以通过改进电路,避免“竞争”现象发生。如图l所示的电路,可改进为图2所示电路。改进后,在KT延时完成,KM2得电时,先由 KM2的常开触点使中间继电器KA得电,再由KA的常闭触点断开使KM1、KT失电。这里,KA得电和KM2的自锁都是由KM2的常开触点实现的,KA得电和KM2自锁同时实现,而KA得电后,KT才会失电,这样,就保证在KM2自锁后,KT才失电,从而避免了“竞争”。

3 Y-△起动控制电路

Y-△起动方法简单,价格便宜,因此在轻载启动条件下优先采用[2]。笼型异步电动机采用这种降压起动方式是比较普遍的。这种起动方式能使得电动机的每相绕组所承受的电压是直接起动的1/,电流是直接起动的1/3,比较有效地限制了对电网的冲击,不至于明显影响到周边负载的工作。因此采用该种启动方式,电机运行可靠、操作和维修方便。

但是,如果电路中某些控制电器拒动故障而造成不能实现降压起动,或由于触头间的制约关系而造成触头动作互相竞争,都严重影响Y-△起动控制电路工作的准确性和可靠性。这就要求增强对Y-△起动控制电路原理的认识。

图3是电机拖动教材中常用的Y-△起动控制电路[2]。不考虑触点的动作时间,该控制系统的工作过程如下:按下起动按钮S B 2时,K M 1得电自锁,同时K M 3和K T的线圈得电,电机开始Y起动,时间继电器开始计时,当计时时间到,KT延时闭合的常开触头闭合,K M 2线圈通电并自锁,K M 2常闭触头即刻断开KM3和KT线圈的并联支路,电机于是转入△接法运转。

但是,在做通电试验时,该电路有时能正常工作,有时不能正常工作,我们发现当计时时间到,KT延时闭合的常开触头闭合接通K M 2线圈时,K M 2常闭触头先于K M 2常开触头动作,K M 2常闭触头首先分断K T线圈,使得K T常开触头很快断开,而KM2常开自锁触头还未来得及闭合,造成自锁失败。电动机始终处在Y接法的低压运行状态,如不及时处理,电机绕组有被烧毁的危险。通过上述解决竞争问题的方法,将该电路改为图4的接法,不用KM2常闭触头,KT延时闭合的常开触头闭合,接通K M 2线圈后,一个K M 2常开自锁,另一个K M 2常开触头闭合中间继电器的线圈,之后中间继电器的触点才断开K M 3和K T的并联支路。自锁失败的问题由此得到了解决。

另外,也可以考虑选用可编程控制器(PLC)。如果继电接触控制系统本身较复杂,或者解决“竞争”问题有困难,可以采用可编程控制器(PLC)来代替继电接触控制系统。P L C中都是一些软继电器和软结点,其响应速度很快。因此,用PLC来解决“竞争”问题,是非常有效的。不过,此时要考虑的问题是,如果控制系统本身较复杂而成本也相对较高,那么用PLC实现控制与用继电接触控制系统实现控制成本相差不大,此时P L C解决了“竞争”问题,同时也改善了系统的控制性能,提高系统的可靠性、通用性和灵活性等。反之,如果所采用的控制系统简单,采用P L C实现控制会使成本大大增加。

4 结束语

在Y-△起动控制电路中,如果线路设计不合理或不完善,会降低控制电路工作的准确性和可靠性。我们可以通过改变线路的结构、触点性能以及增加延时触头等来改变各个触头间的约束关系,提高控制电路的准确性和可靠性[3]。本人在学生的电工职业技能培训中对上述电路进行了通电试验,接触器和继电器还是以前的元器件,得到的结果是:在电器元件工作正常的情况下,如果不接中间继电器,自锁成功的可能性较为低下;而接了中间继电器后,KM2自锁成功的可能性几乎达1 0 0%。

总之,进行继电接触控制电路的设计和分析,要充分考虑电路中的“竞争”问题,在电路加以运行过程中,出现系统不稳定,就应从设计的电路入手,检查系统中是否有“竞争”隐患,并想办法加以排除,以提高系统的可靠性。

摘要：本文通过典型的“竞争”电路实例,分析了电机拖动教材中比较常见的Y-△起动控制电路工作的可靠性,并提出提高其可靠性的方法。

关键词：竞争,电动机,Y-△起动,继电接触控制电路

参考文献

[1]王伟.继电接触控制系统中的“竞争”现象.南通职业大学学报,2001(4).

[2]张勇.电机拖动与控制.北京:机械工业出版社,2004.

谐波起动电动机设计 篇7

关键词：感应电动机,绕线转子,谐波起动

0 引言

“无感绕组”能做到起动时部分绕组呈现“无感”, 转子电阻增大而漏抗不随之增大, 相当于等效接入了附加电阻。正常运行时, 通过转子或定子绕组接法的改变, “无感”消失变为“有感”, 转子电阻恢复正常, 相当于附加电阻切除, 电机有高的运行效率, 从而使绕线型感应电机能够不用附加起动电阻。

1 无感绕组原理

常规绕组型电机转子每槽有N2根导体, 折算至定子边的导体电阻设为

现在要增大导体折算电阻, 同时使折算至定子边的转子漏抗也不随之增大, 一个容易想到的办法是减小转子槽中导体总的有效截面。为此, 把每槽N2根导体分为两个部分, 各含N21根导体和N22根导体, 如图所示, 即有

只取N21部分的导体作有效工作导体, 而N22部分的导体闲置不用, 则折算电阻可增大为

式中Kρ———转子折算电阻的增大系数,

N22部分的导体现只作为纯电阻使用, 因此对其基本要求是通过电流后不产生任何磁场, 即做到“无感”。根据电磁场理论, 这只有使置于槽中的导体成对出现, 且每对导体满足以下条件才能实现。

(1) 通过电流大小相等相位相反;

(2) 它们之间的距离可忽略不计。

在BUP上指示

不难证明, 在只有N21部分作为工作导体产生有效槽磁势, 而N22部分作为纯电阻与之相串联情况下, 折算电阻

与式 (3) 比较可知, 这时是按增大, 因而可以在较大的情况下得到较大的折算电阻, 满足起动时要求。

以上所述包含了无感绕组构成的基本思想, 起动时将槽导体分为两个相串联的部分, 其中一部分为产生有效槽磁势的工作部分, 另一个部分只起纯电阻作用的“无感”部分。

2 整体设计

2.1 谐波起动感应电动机的定子绕组的设计

定子绕组是谐波起动感应电动机的主体, 谐波起动就是依靠定子绕组产生的谐波磁场来实现的。因此, 要是谐波起动电动机和运行性能, 首先的任务就在于把定子绕组设计好。

2.1.1 对定子绕组的基本要求

谐波起动的电动机的定子绕组采用“运行方式”和“起动方式”两种连接方式。对着两种连接方式的基本要求如下:

(1) 对“运行方式”, 要求运行时严格等效于正规60度相带绕组。

谐波起动电动机满足这个要求, 就能达到:不仅在效率和功率因数上达到传统电动机的水平, 并能在过载能力 (最大转矩) 上显著超过传统电动机。

如何满足前述基本要求?只要符合下列3点:

1) 运行时三相所占槽号按基波极数相位排列时, 分别位于胡差120度的三个宽为60度的区域内。

2) 如果各相所占槽号具体连接时, 有若干支路并联在一起, 则并联个支路由基波磁场感应的电动势应严格地同相位、同大小, 因此不产生环流。

3) 无论各相所占槽号具体如何连接, 要求运行时三相电流必须对称, 每相所占各槽号代表的线圈匝数与通过该线圈的电流的相乘积都相等。

只要符合上述3点便必定等效于正规60度相带。

2.2 谐波起动感应电动机的转子绕组的设计

2.2.1 对转子绕组的基本要求

谐波绕组起动电动机的转子绕组必须满足下列基本要求:

(1) 由定子基波磁场和谐波磁场分别感应于转子绕组中的电流能自动分流, 各走各的电路。由定子基波磁场感应转子电流所经电路具有很底电阻, 因而其铜耗很小, 保证电动机运行具有很高的效率。

(2) 由定子极数为Q的谐波磁场感应于转子绕组各电路的电流, 构成一个对Q极数严格对称的多相系统, 由此产生一个旋转方向与基波磁场的相同的极数为Q的圆形旋转磁动势, 而不产生反转的负序磁动势波

(3) 由于定子基波磁场感应于转子绕组各电流, 构成一个对基波严格对称的多相系统, 产生与基波同转相的基波极数的磁动势, 不产生负序磁动势波。

(4) 在单波起动和双波起动中, 只采用一个谐波作为起动谐波。

2.2.2 复合线圈绕组的构成

转子绕组联结中都按下述原则进行:在并联接法的转子绕组中, 先按所需的起动谐波极数Q, 把转子等分为Q个大段, 然后在把每个大段等分m个小段, 最后在以小段绕组为基本单元来组织、构成转子绕组。在串联接法的转子绕组中, 则先按基波极数P, 把转子等分为P个大段, 在把每个大段等分为m个小段, 而以小段绕组为基本单元来组织、构成转子绕组。

现将上述每小段绕组改造为一个复合线圈组。首先把小段绕组所串联的每个线圈都各改造为复合线圈, 改造方法如下:将原来只有两个出线端的由单路绕成的线圈该为两路并绕, 一路多匝数, 一路少匝数, 其总数仍等于原来的线圈匝数, 这样便把原来的线圈改造成为一个复合线圈。在按上述方法把所串联的线圈都改造成复合线圈之后, 在把它们串联在一起, 便构成一个复合线圈组。串联时, 多匝支路与多匝支路串联, 少匝支路与少匝支路串联, 整个复合线圈组只有两个首端和两个末端, 从两个首端至其末端的缠绕方向必须相同。最后, 将两个首端接在一起, 另外又将两个末端接在一起, 便构成只有一个首端和一个末端的复合线圈组。

参考文献

[1]汤蕴璆, 史乃, 主编.电机学[M].北京:机械工业出版社, 1999, 4.

[2]许实章.交流电机的绕组理论[M].北京机械工业出版社, 1985, 12.

[3]许实章, 主编.电机学[M].3版.北京:机械工业出版社, 1995.

[4]王雪帆, 许实章.一种新型感应电动机转子绕组——无感绕组的研究[J].电工技术学报, 1992 (4) :1-4.

[5]许实章.谐波起动的新型电动机的研究[J].电工技术学报, 1987 (1) :6-13.